Изменение свойств бетонной смеси при транспортировке

Материал из СТ-Бетон
Перейти к: навигация, поиск

Изменение свойств бетонной смеси при транспортировке — это комплекс физико-химических и механических процессов, происходящих в материале в период его доставки от бетонного завода к месту укладки. Эти изменения затрагивают реологические характеристики, однородность структуры и температуру смеси, что в конечном итоге влияет на качество и долговечность возводимых железобетонных конструкций. Понимание механизмов трансформации свойств необходимо для соблюдения допустимых сроков доставки и выбора оптимальных способов транспортирования [1].

Основные виды изменений свойств

Производитель гарантирует сохраняемость свойств бетонной смеси в течение определенного времени, обозначенного в документе о качестве. Однако это не говорит об отсутствии протекания определенных процессов в бетонной смеси.

Потеря удобоукладываемости

Наиболее значимым и быстро проявляющимся изменением является снижение подвижности бетонной смеси. Процесс начинается сразу после затворения цемента водой и протекает с различной скоростью в зависимости от внешних условий. При транспортировке происходит гидратация частиц цемента — на их поверхности образуются мельчайшие кристаллогидраты, что увеличивает внутреннее трение в системе. Параллельно часть воды затворения расходуется на химические реакции, а часть может испаряться при неполной герметичности кузова или бункера.

Исследования показывают, что даже при оптимальных условиях через 1 час транспортировки подвижность (осадка конуса) может снизиться на 20–30%, а через 2 часа — на 40–60% от первоначальной [2].// уточнить данные - Д.К.// Наиболее интенсивно процесс потери удобоукладываемости идет в первые 30–40 минут. Критическим считается момент, когда смесь перестает уплотняться под действием стандартных вибрационных воздействий, что делает невозможным ее качественную укладку.

Вместе с тем, возможно спроектировать состав бетонной смеси (в частности с использованием поликарбоксилатных пластификаторов), подвижность которой в первый час будет только увеличиваться. В общем случае, при проектирование состава процессы изменения подвижности должны быть увязаны с ожидаемым временем транспортирования бетонной смеси.

Расслаивание

Расслаивание представляет собой нарушение однородности смеси под действием вибрации и толчков при движении транспортного средства. Бетонная смесь рассматривается как концентрированная суспензия, в которой более тяжелые фракции крупного заполнителя (щебень, гравий) под действием гравитационных сил и динамических нагрузок опускаются вниз, а цементное тесто и вода вытесняются вверх.

Различают два основных вида расслаивания:

  • Седиментационное — оседание крупных частиц.
  • Виброрасслаивание — обусловленное внешними механическими воздействиями.

Особенно подвержены расслаиванию высокоподвижные смеси (с осадкой конуса 16–20 см) и литые смеси. В результате расслаивания нижние слои в транспортном средстве оказываются перегруженными заполнителем и обедненными цементным камнем, а верхние, наоборот, содержат избыток воды и цементного теста [3]. При укладке такой неоднородной смеси в конструкции формируются зоны с пониженной прочностью.

Отдельный вид расслоения бетонной смеси встречается при перевозке малой (0,5-1,5 куб.м.) загрузки в автобетоносмесителях, рассчитанных на 9-10 и более кубов загрузки. Растворная часть бетонной смеси при загрузке и выгрузке смачивает внутреннюю поверхность барабана, оставшаяся бетонная смесь становится более щебенистой, особенно первые её порции при выгрузке.

Водоотделение

Водоотделение (синерезис) тесно связано с расслаиванием, но имеет самостоятельное значение. Этот процесс заключается в выделении свободной воды на поверхности смеси. При транспортировке в неподвижном состоянии (например, в бадьях или самосвалах в пробках) вода, как наиболее легкий компонент, поднимается вверх, образуя слой "цементного молочка" или даже чистой воды.

При последующем перемешивании перед укладкой полной гомогенизации часто достичь не удается, и вода остается распределенной неравномерно. Это ведет к локальному увеличению водоцементного отношения в верхних слоях конструкции и, как следствие, к падению прочности и росту пористости в этих зонах [4].

Изменение температуры

В процессе доставки температура бетонной смеси неизбежно меняется, приближаясь к температуре окружающей среды. Это имеет двоякие последствия:

  • В теплое время года смесь нагревается, что ускоряет гидратацию цемента и потерю подвижности. В жаркую погоду (выше +25°С) темпы потери удобоукладываемости могут возрастать в 1,5–2 раза по сравнению с нормальными условиями.
  • В холодное время года смесь остывает. При зимнем бетонировании это критично, так как замедляются процессы твердения и возникает риск замерзания воды до набора бетоном критической прочности.

Согласно исследованиям С.А. Миронова, скорость охлаждения бетонной смеси в автобетоносмесителе при отрицательных температурах воздуха может достигать 2–4°С в час, что требует принятия специальных мер по подогреву или утеплению [5].

Воздухововлечение и газовыделение

При интенсивном перемешивании в бетоносмесителе во время транспортировки может изменяться содержание вовлеченного воздуха. Для смесей с воздухововлекающими добавками это может приводить как к дополнительному вовлечению (что увеличивает морозостойкость, но снижает прочность), так и к потере ранее вовлеченного воздуха при длительном перемешивании. Оптимальное содержание воздуха в бетонной смеси жестко регламентируется (обычно 4–6%), и его отклонение ухудшает свойства затвердевшего бетона.

Факторы, влияющие на интенсивность изменений

Способ транспортировки

  • Автобетоносмесители (миксеры): постоянное перемешивание замедляет расслаивание и седиментацию, но ускоряет потерю подвижности за счет гидратации и может приводить к перетиранию заполнителя. Время транспортировки в миксерах может достигать 1,5–2 часов без существенной потери качества при наличии замедлителей.
  • Автосамосвалы и бадьи: используются только для жестких и малоподвижных смесей на небольшие расстояния (до 20–30 минут). Основные риски — расслаивание и потеря цементного молочка через неплотности кузова.
  • Бетононасосы: при подаче по трубопроводу свойства смеси изменяются под действием давления — может происходить "разжижение" тиксотропных структур (снижение вязкости), но при остановках в пробках и закупорках смесь может быстро терять подвижность и расслаиваться в трубах [6].

Наличие химических и минеральных добавок

Введение химических добавок кардинально меняет характер изменения свойств при транспортировке:

Применение минеральных добавок (золы-уноса, микрокремнезема) может увеличивать связность смеси и снижать склонность к расслаиванию, но при этом повышать водопотребность и влиять на темпы потери подвижности [7].

Качество исходных материалов

На стабильность свойств при транспортировке существенно влияют характеристики исходных компонентов. Использование песка с неоптимальным модулем крупности или щебня с повышенным содержанием зерен лещадной формы увеличивает склонность к расслаиванию. Активность и минералогический состав цемента определяют скорость гидратации и, соответственно, темпы потери подвижности.

Контроль и регулирование свойств

На всех этапах транспортировки необходим систематический контроль:

1. Входной контроль перед отправкой с завода — фиксация исходной подвижности, температуры и воздухосодержания.

2. Операционный контроль — соблюдение режимов вращения барабана миксера (при длительной транспортировке скорость вращения должна быть минимальной, обычно 2–5 об/мин).

3. Входной контроль на объекте — обязательная проверка удобоукладываемости и температуры прибывшей смеси.

При незначительной потере подвижности в пределах, допустимых технологическим регламентом, иногда допускается восстановление подвижности с помощью добавок-пластификаторов на месте производства работ, однако добавление воды категорически запрещено [8].

Примечания

  1. ↑ Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 500 с. ISBN 5-93093-138-0.
  2. ↑ Шелудченко В.И. Транспортирование бетонных смесей. – Киев: Будiвельник, 1982. – 112 с.
  3. ↑ Рамачандран В.С., Фельдман Р.Ф., Коллепарди М. Добавки в бетон. Справочное пособие. – М.: Стройиздат, 1988. – 575 с.
  4. ↑ Шестоперов С.В. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1977. – 432 с.
  5. ↑ Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. – М.: Стройиздат, 1975. – 700 с.
  6. ↑ Колчеданцев Л.М., Волков С.В. Организационно-технологические решения по транспортированию бетонной смеси к месту бетонирования конструкций высотных зданий // Жилищное строительство. – 2015. – № 11. – С. 21-26.
  7. ↑ Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. – М., 1998. – 768 с.
  8. ↑ Несветаев Г.В., Корянова Ю.И. Технология и качество бетонных работ. – М.: Инфра-Инженерия, 2022. – 228 с. ISBN 978-5-9729-1028-1.


Литература

  • Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 500 с. ISBN 5-93093-138-0.
  • Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. – М., 1998. – 768 с.
  • Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. – М.: Стройиздат, 1975. – 700 с.
  • Несветаев Г.В., Корянова Ю.И. Технология и качество бетонных работ. – М.: Инфра-Инженерия, 2022. – 228 с. ISBN 978-5-9729-1028-1.
  • Рамачандран В.С., Фельдман Р.Ф., Коллепарди М. Добавки в бетон. Справочное пособие. – М.: Стройиздат, 1988. – 575 с. ISBN 5-274-00208-0.
  • Шестоперов С.В. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1977. – 432 с.
  • Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон. Технология производства работ. – М.: Стройиздат, 1991. – 576 с. ISBN 5-274-00963-8.

См. также

Источник — «https://stroytechnolog.ru/wiki/index.php?title=Изменение_свойств_бетонной_смеси_при_транспортировке&oldid=2535»